天山是中亚造山带的重要组成部分，受欧亚板块和印度板块碰撞远程效应的影响，新生代晚期发生了显著隆升。新生代晚期天山隆升的沉积响应和环境效应的研究，对于认识天山陆内造山过程和构造、环境、沉积记录相互耦合关系具有重要意义。本论文通过新生代晚期天山北缘3000m厚的塔西河剖面系统的沉积环境和相、层序地层学、沉积岩石学、稳定同位素记录、孢粉组合等分析，厘定了天山北缘新生代晚期的5次主要环境事件。重点讨论了新生代晚期天山地区的沉积记录、环境变化和构造隆升的耦合关系。提出新生代晚期天山隆升是天山北缘沉积记录变化的控制因素，环境变化与构造隆升有密切对应关系。 新生代晚期天山北缘塔西河剖面沉积相分析表明，始-渐新统安集海河组为湖泊相沉积，沉积环境由深湖、半深湖逐渐向滨浅湖过渡；沙湾组为曲流河相沉积；塔西河组下部为滨浅湖相沉积，上部为曲流河相沉积；独山子组为辫状河相沉积；西域组为冲积扇相沉积。沉积水动力环境分析表明，安集海河组水动力环境较弱；沙湾组水动力环境虽较安集海河组强，但仍较弱；塔西河组下部水动力环境较弱，上部水动力环境大于沙湾组水动力环境；独山子组水动力环境增强；西域组主要为冲积环境。 层序地层学分析表明，塔西河剖面新生代晚期可以划分为7个三级层序界面，分别位于安集海河组和沙湾组交界处(～120m)，沙湾组和塔西河组交界处(～320m)，塔西河组中部相变处(～440m)，独山子组和塔西河组交界处(～730m)，独山子组上部到中部岩相转变处(～1450m)，独山子组中部和上部岩相转变处(～1830m)，西域组和独山子组交界处(～2410m)。体系域分析表明，安集海河组(～33-28Ma)，处于深湖半深湖向滨浅湖相过渡的水退体系域，湖水逐渐变浅，沉积物以泥岩、粉砂岩为主；沙湾组(～28-24Ma)处于水进阶段；塔西河组(～24-19Ma)下部(～24-22Ma)以滨浅湖沉积为主，为水退体系域；塔西河组上部(～22-19Ma)，主要处于水进体系域；独山子组(～19-7Ma.)主要为辫状河沉积，其中独山子组下部(～19-13Ma)主要发育低密度、较为稀疏的辫状河体系：中部(～13-7Ma)间歇性发育辫状河体系；上部(～7-3.17Ma)发育流速巨大、高速振荡、高频改道的辫状河体系；西域组(～3.17Ma)发育冲积扇相的砾岩，处于冲积环境下的水退体系域。 塔西河剖面沉积物中碳酸盐稳定同位素分析表明，(1)始-渐新世为温暖润湿气候，植被类型以C4为主；晚渐新世为干旱寒冷气候，植被类型以以C3为主，气候趋于稳定；早中新世早期为半湿润、半温暖气候，植被类型以以C4为主；晚期为干旱、寒冷气候，植被类型以以C3为主；晚中新世-早上新世为干旱、寒冷气候，植被类型以以C3为主；晚上新世-早更新世为干旱、半温暖气候，C3和C4植被类型大致相当。(2)天山北缘新生代晚期的气候变化事件主要有5期：晚渐新世(沙湾组时期中上部)气候转换，～24Ma(沙湾组时期顶部)气候突变，早中新世内部(～24-19Ma)气候转换，晚中新世(～7Ma)c4植被迅速扩张和晚上新世-早更新世(～3.17Ma)以来气候的剧烈震荡。 结合区域构造、全球变化和植被分布等综合研究，天山北缘新生代晚期的环境变化与天山隆升之间的相互关系为：新生代晚期天山隆升可能影响了沙湾组项部时期(～24Ma)气候突变和塔西河组时期内部(～24-19Ma)气候转换事件。始-渐新世到晚渐新世气候转换事件可能主要受控于全球气候事件，而受天山隆升影响较小。西域组时期以来(～3.17Ma)天山北缘处于强烈的构造隆升和气候振荡阶段。 新生代晚期天山的隆升控制了其北缘盆地的沉积记录，对盆地内环境变化具有重要的影响作用。全球变化作用与天山的构造隆升，是控制天山北缘区域气候变化的主导因素。